Краткая история изучения докембрия и установление стратиграфической номенклатуры. Существующие схемы общего деления докембрия. Архейские комплексы горных пород. Сульфидно-никелевая и платиноидная минерализация. Полезные ископаемые архейских комплексов.
Аннотация к работе
Докембрийский период, или криптозой - общее название той части геологической истории Земли , которая предшествовала началу кембрийского периода (около 540 млн лет назад), когда возникла масса организмов, оставляющих ископаемые остатки в осадочных породах (что положило начало нынешнему геологическому эону - фанерозою ). Первоначально докембрий называли азойской (безжизненной) эрой , но именно в это время возникла и развилась растительная и животная жизнь на Земли. Он выделил нижнюю «формацию», состоящую преимущественно из гнейсов, и назвал ее лаврентьевской; верхняя формация, сложенная в основном кристаллическими сланцами, получила название гуронской. В связи с тем что докембрийские отложения Канады, отличавшиеся широким распространением и хорошей обнаженностью, были изучены первыми, канадский докембрий явился основой для создания единой стратиграфической номенклатуры, позднее распространенной геологами на другие континенты. В связи с тем, что докембрийские отложения, развитые в других районах, в петрографическом и структурном отношении сходны с докембрием Канады, североамериканская стратиграфическая терминология быстро распространилась в разных странах, и деление докембрия на архей и протерозой, разделенные крупным апархейским перерывом, стало вскоре общепринятым.В палеоархее земная кора представляла первичную выплавку базальтов, покрытых рыхлым реголитом ультраосновного состава. Появление водных бассейнов, процессов эрозии и осадконакопления привели к уничтожению прежнего рельефа и появлению нового.
Введение
Докембрийский период, или криптозой - общее название той части геологической истории Земли , которая предшествовала началу кембрийского периода (около 540 млн лет назад), когда возникла масса организмов, оставляющих ископаемые остатки в осадочных породах (что положило начало нынешнему геологическому эону - фанерозою ). На докембрий приходится большая часть геологической истории Земли - около 3,8 млрд лет или более 80 % длительности геологической истории Земли.
Первоначально докембрий называли азойской (безжизненной) эрой , но именно в это время возникла и развилась растительная и животная жизнь на Земли.
Интенсивное изучение геологической истории докембрия началось в конце XX века, в связи с появлением мощных методов изотопной геохронологии .
Стратиграфическое деление докембрия было предметом многочисленных споров. С 1978 года в СССР, а затем и в современной России, докембрий делили на протерозой и архей . В 1990-х годах Стратиграфической комиссией была принята единая временная шкала докембрия, однако она вызывает много споров.
В данной курсовой работе представлено описание докембрийских и раннепротерозойских комплексов пород и ассоциаций полезных ископаемых, к ним приуроченных.
Первичная земная кора, возникшая из остывающего мантийного расплава, имела океанический тип строения - состояла из базальтового слоя. Температура поверхности новорожденной Земли превышала 100°С и вода некоторое время в парообразном состоянии формировала атмосферу. Остывание Земли вызвало конденсацию паров в атмосфере, что привело к формированию первичной гидросферы. Возникает первичный океан Панталасса (или Мировия ), менее глубокий, чем современный мировой океан. Первые в истории Земли граниты образовали гранитоидные купола - овальные структуры диаметром до 100 км (эти купола позднее стали ядрами древних платформ). Поверхность куполов являла собой небольшие и низкие участки суши, разделенные океанами - мелководными бассейнами с пологими бортами. 3,5-2,5 миллиарда лет назад появилась первая пангея .
При более дифференцированном подходе образование и дрейф континентов докембрия описывается следующим образом. В начале был континент Ваальбара , потом после первого оледенения (2,9-2,7 млрд лет назад) он раскололся на Ур, Нуна и Атлантику . Затем континенты вновь сошлись в Родинию (в период от 1 млрд до 750 млн лет назад). В этот период Земля пережила второе оледенение . После суперконтинент распался на прото-Лавразию и прото-Гондвану . В конце эпохи докембрия на Земле вновь существовал один континент Паннотия .
Органическая жизнь была сосредоточена в прибрежной мелководной, хорошо освещенной, экологически оптимальной полосе морей. В этих условиях значительное развитие получили строматолиты (продукт жизнедеятельности бактерий), некоторые виды водорослей (Grypania spiralis ) и беспозвоночных животных (цикломедузы ). Докембрийские массивы суши, лишенные растительности, возвышались над морскими пространствами в виде оголенных, обширных скалистых островов.
1 Краткая история изучения докембрия и установление стратиграфической номенклатуры горный стратиграфический порода архейский
Изучение докембрийских отложений началось позднее других, более молодых геологических формаций. Это обстоятельство в основном связано со спецификой докембрийских горных пород, лишенных палеонтологического материала и часто залегающих в мало населенных районах земного шара. Первые сведения о древнейших слоях Земли мы встречаем в период зарождения геологии. Так, Джиовани Ардуино еще в середине XVIII в. выделял группу «примитивных пород». А. Г. Вернер во второй половине XVIII в. дал первую стратиграфическую схему Европы, основанную на литологических данных, в которой древнейшие дислоцированные формации он объединил под общим названием «Urgebirge». Адам Седжвик на основании регионального изучения Британских островов в 1838 г. выделил так называемую первую стратиграфическую группу - Primary stratified groups, сложенную гнейсами и сланцами, и впервые предложил назвать ее протерозойской. В 1845 г. Р. И. Мурчисон назвал азойской примитивную группу пород, подразумевая под этим термином комплекс пород, лишенных органических остатков. В течение 1820-1850 гг. основное внимание геологов было направлено на изучение палеонтологически-охарактеризованных пластов осадочных горных пород, что привело к созданию общеизвестной стратиграфической колонки и шкалы относительной геохронологии от нижнего кембрия до новейших отложений. Кембрийская система, выделенная в 1836 г. А. Седжвиком и получившая признание в качестве самостоятельной стратиграфической единицы,- наиболее древняя геологическая система, обладающая полной палеонтологической характеристикой. Отложения, подстилающие палеонтологически охарактеризованный кембрий, получили название докембрийских. На первой обзорной геологической карте Европейской России, составленной в 1841 г. Г. П. Гельмерсеном, древнейшие докембрийские породы были выделены в самостоятельную стратиграфическую единицу - кристаллические сланцы. Стратиграфическое расчленение докембрийских образований впервые произведено В. Логаном в 1863 г. в Канаде на основании изучения обширной территории, прилегающей к району Великих озер. Он выделил нижнюю «формацию», состоящую преимущественно из гнейсов, и назвал ее лаврентьевской; верхняя формация, сложенная в основном кристаллическими сланцами, получила название гуронской. В 1868 г. Даусон после открытия проблематичной окаменелости Еогооп canadense в докембрийских отложениях Канады для обозначения всех докембрийских образований ввел термин «эозой». Д. Дана в 1872 г. предложил термин «архей» также для обозначения отложений докембрия. Таким образом, в самом начале изучения докембрийских формаций были предложены различные стратиграфические названия, которые в дальнейшем стали применяться и в других странах. Во второй половине XIX в. в связи с созданием государственных геологических служб в разных странах расширяются региональные геологические исследования, охватывающие также выходы докембрия. В результате появились многочисленные описания разрезов докембрийских комплексов, были предложены стратиграфические схемы для отдельных районов, которые неизбежно носили локальный характер. Дальнейшее развитие стратиграфической классификации докембрийских отложений связано главным образом с работами североамериканских, английских и шведских геологов. В 1864 г. Гюмбель установил деление докембрия Баварии, аналогичное делению В. Логана в Канаде. В связи с тем что докембрийские отложения Канады, отличавшиеся широким распространением и хорошей обнаженностью, были изучены первыми, канадский докембрий явился основой для создания единой стратиграфической номенклатуры, позднее распространенной геологами на другие континенты. Для обозначения верхних частей до кембрийских образований Ч. Уолкотт предложил название «альгонк». Более древние отложения Д. Дана назвал «археозой». В 1887 г. В. Эммонс и Ч. Уолкотт возобновили употребление термина «протерозой» для обозначения отложений между кембрием и археем. Многие геологи стали применять его как синоним альгонка. Большее значение при установлении стратиграфических разрезов докембрийских отложений приобретали угловые несогласия между различными комплексами и степень метаморфизма горных пород. Наиболее метаморфизованные комплексы докембрия стали относить к архею, менее метаморфизованные - к протерозою. Особенно-важным оказался вопрос возрастной корреляции разрезов, находящихся в различных районах. По мере дальнейшего изучения докембрия Канадского щита про изводилось все более детальное стратиграфическое расчленение раз личных формаций в районе Великих озер и прилегающей к ним территории. А. Лаусон изучил зеленокаменные породы к северо-западу от оз. Верхнего и отнес их к Киватину. Осадочно-эффузивные формации Анимики и Кьюиноун В. Логан первоначально относил к палеозою. Прорывающие лаврентьевскую свиту граниты получили название лаврентьевских. Основанием для выделения их в самостоятельный крупный магматический комплекс являются громадный ареал распространения и усиленный метаморфизм вмещающих пород, превращенных в гнейсы. Исходя из этого обильные гранитные интрузии, прорывающие киватинскую толщу к северу от оз. Верхнего и гренвильскую метаморфизованную толщу к востоку от Великих озер, стали объединять в единую возрастную группу лаврентьевских гранитов, а серия Грен вилл принималась в качестве более метаморфизованного стратиграфического члена серии Киватин. В связи с тем, что докембрийские отложения, развитые в других районах, в петрографическом и структурном отношении сходны с докембрием Канады, североамериканская стратиграфическая терминология быстро распространилась в разных странах, и деление докембрия на архей и протерозой, разделенные крупным апархейским перерывом, стало вскоре общепринятым.
2. Схемы деления докембрия
Существующие схемы общего стратиграфического и хронологического деления докембрийской истории земной коры немногочисленны. До последнего времени сохранилась традиция делить весь комплекс докембрийских образований на архей и протерозой, которые приравниваются к обычным стратиграфическим группам, а время их формирования - к геологическим эрам. Другие более детальные схемы расчленения докембрия не получили широкого распространения.
Прежде всего следует подчеркнуть, что выделение архея и протерозоя произошло на основании чисто геологических методов исследования с невольным перенесением на докембрий тех геологических представлений, которые возникли при изучении палеонтологически охарактеризованных толщ осадочных пород палео-, мезо- и кайнозоя.
Обычно основанием для выделения докембрийских отложений в каком-либо геологическом районе служат следующие критерии: 1. степень метаморфизма горных пород, 2. наличие палеонтологических остатков, 3. характер складчатости, 4. наличие стратиграфических несогласий и перерывов.
Отличительными особенностями архейских и протерозойских разрезов являются следующие. Архейские отложения состоят преимущественно из высокометаморфизованных толщ горных пород - гнейсов, мигматитов, кристаллических сланцев, нередко вмещающих огромные интрузивные тела гранитного состава. В противоположность этому протерозой сложен относительно слабо метаморфизованными породами, либо нормальными осадочными породами. Образования архея отличаются полным отсутствием органических остатков, в то время как в протерозойских отложениях встречаются редкие представители различных беспозвоночных - простейших, кишечнополостных, брахиопод, моллюсков, червей и членистоногих. В протерозое особенно широко распространены известковые водоросли. Встречающиеся в архее органические остатки наблюдаются преимущественно в виде углистых и графитовых включений в сильно метаморфизованных породах. Архейские отложения повсеместно омяты в складки и отличаются широким распространением. Этот признак выделения архея связан с представлениями некоторых геологов о пангеосинклинальном режиме земной коры в древние эпохи, когда она была особенно податлива к деформациям и испытывала повсеместную складчатость.
Образования протерозоя лишь местами проявляются в виде складчатых зон и во многих случаях залегают горизонтально на обширных площадях. Наличие структурных несогласий и перерывов является наиболее надежным критерием хронологического разграничения докембрийских образований. Действительно, в пределах каждого докембрийского щита мы встречаем несколько несогласий, отделяющих разновозрастные комплексы пород; самое крупное несогласие принимается в качестве границы между археем и протерозоем. С подобными несогласиями обычно связаны огромные перерывы, охватывающие длительное геологическое время.
Наиболее крупным в докембрии считался так называемый эпархейский перерыв (по ранней терминологии некоторых североамериканских геологов). Перечисленные выше критерии разграничения докембрийских отложений являются неудовлетворительными, а некоторые из них вообще потеряли свое значение. Однако до настоящего времени они в той или иной мере находят свое отражение в различных геологических исследованиях научного и практического характера. Так, в некоторых источниках для выделения архейской группы предлагаются следующие критерии: 1. несогласие с покрывающим протерозоем;
2. наличие интрузий древнейших гранитов, мигматитизации и гранитизации, а также основных экструзий и интрузий древнейшего тектономагматичеекого цикла или циклов;
3. преобладающее распространение пород высшей степени мета морфизма, мигматизации и гранитизации (амфиболитовые и более высокие фации метаморфизма);
4. преобладающее развитие бластических структур и очень редкое сохранение первичных структур осадочных и магматических пород (парагнейсы и ортогнейсы);
5. абсолютный возраст.
Протерозойская группа выделяется на основании следующих при знаков: 1. несогласие с подстилающим археем и налегающим нижним палеозоем (эопалеозоем);
2. отсутствие интрузий древнейших гранитов и наличие более молодых интрузий, мигматизации и гранитизации допалеозойского возраста. Наличие более молодых (послеархейских) циклов интрузий основных пород, особенно для геосинклинальных зон;
3. локальная мигматизация, связанная с синорогенными гранитами. Развитие ареалов контактового метаморфизма около протерозойских интрузий, что редко наблюдается в архее;
4. преобладающее распространение менее высоких, чем в архее, степеней метаморфизма (зеленокаменные фации);
5. относительно частое сохранение первичных структур осадочных и магматических пород;
6. абсолютный возраст;
7. наличие органических остатков (для верхов протерозоя).
Как и раньше, среди перечисленных критериев ведущая роль отводится несогласию в залегании пород архея - протерозоя. Некоторые геологи, неоднократно отмечая огромную длительность архейской и протерозойской эр, предлагали ввести более дробные их подразделения, которые могли бы быть распространены на все докембрийские отложения материков. Так, Ч. Шухерт и К. Дэнбар (Shuchert a. Dunbar, 1933) указывали, что в целом докембрий может быть назван криптозойским эоном (периодом со скрытым развитием органической жизни, в противоположность фанерозою, охватывавшему палео-, мезо- и кайнозой) и, вероятно, состоит из нескольких эр, соизмеримых с длительностью фанерозойского зона. Весь докембрий они предложили разделить на ранний, средний и поздний, включив два первых в архей, а последний в протерозой. Адамс в 1909 г. предлагал разделить докембрий на три эры - эопротерозой, мезопротерозой и неопротерозой. А. Грабау в 1921 г. разделил докембрий на археозой, эозой и протерозой. М. Вильсон, а также Геологическая служба Канады приняли деление на ранний и поздний архей, ранний и поздний протерозой. В 1937 г. Ф. Питтиджон предложил четырехчленное деление докембрия с соответствующим цифровым обозначением (I, II, III, IV), причем докембрий I относился к наиболее раннему периоду, а остальные - к позднейшим. Подобная классификация в дальнейшем была принята французскими геологами при расчленении докембрия Африки.
Основными критериями, при подобном расчленении оставались крупные несогласия в разрезах докембрийских отложений. Нетрудно заметить, что по мере изучения докембрия наблюдается все больший разнобой в его стратиграфических обозначениях. В 1937 г. на XVII сессии Международного геологического конгресса П. Пятницкий отметил крайне неудовлетворительное состояние докембрийской стратиграфической номенклатуры (1939). В качестве критерия для деления докембрийского времени он предложил смену последовательного развития главных палеонтологических типов животного мира, допуская, что более примитивные типы господствовали в ранних эпохах докембрия, а более высокоорганизованные - в более поздних.
Основным недостатком указанной схемы является, во-первых, то, что она практически неосуществима (неприложима) изза скудности, а чаще всего изза полного отсутствия палеонтологических остатков в докембрийских отложениях, что отмечалось самим же автором; во- вторых, нет достаточных оснований утверждать, что развитие и последовательная смена господствующих типов животных шли именно указанным путем. Вопрос о последовательном развитии разных постепени организации типов с момента появления жизни на Земле также является предположительным. Пересматривая вопрос об основных единицах геохронологии, А. Н. Мазарович (1947) высказал мнение о необходимости объединения нескольких геологических эр в наиболее крупные подразделения геологического времени - геохроны. Допалеозойские эры выделены А. Н. Мазаровичем по следующим признакам. Литогеновая эра - самая ранняя в истории Земли, охватывающая время формирования твердой оболочки планеты; азойская эра - время формирования гидросферы и протекания процессов, которые привели к появлению первых живых клеток; эозойская эра - появление протоплазмы и зарождение первых организмов. Археозойская эра отличалась универсальной мобильностью земной коры и широким развитием метаморфизма, магматизма и палингенезиса, в то время как протерозойская характеризовалась установлением жестких массивов и обособленных геосинклинальных областей. Следуя традиции некоторых североамериканских геологов, А. Н. Мазарович выделил эпархейский перерыв между археем и протерозоем как имеющий универсальное значение, допустив для него огромную длительность и обозначив термином «эпархейская эра». Совершенно очевидно, что выделение первых трех эр в пределах археохрона произведено чисто абстрактно и выходит за рамки каменной летописи истории Земли. Что касается разграничения мезохрона на три эры, то автор следовал уже установившимся представлениям и сильно преувеличил значение и длительность так называемого эпархейского перерыва, придав ему общепланетарный характер. Это положение всегда вызывало сомнения, а в на стоящее время представляется совершенно неверным.
Поскольку наличие крупных структурных несогласий и связанных с ними хронологических перерывов относится к категории геологических явлений, несомненно отражающих кардинальные тектонические процессы в докембрии, естественно, что геологи, работавшие в районах развития палеонтологически немых докембрийских толщ, зачастую считали, что именно тектонические и структурные признаки хронологи чески маркируют докембрийские разрезы.
Что касается разделения докембрия на архей и протерозой, то несмотря на целый ряд оговорок, эти подразделения часто приравниваются к рангу стратиграфической группы, подобной палеозою, мезозою, т. е. при изучении докембрийских отложений фактический материал обобщался и синтезировался не вольно с точки зрения «палеомезо-кайнозойского мышления», выработанного на основе методики классической стратиграфии.
За последнее время многими геологами высказан ряд критических замечаний относительно существующих схем стратиграфического расчленения докембрия. Особенно серьезные сомнения вызывает такой признак подразделения, как степень метаморфизма горных пород. Морис Жинио пишет, что больший или меньший метаморфизм горных пород связан с фациальными особенностями и вовсе не указывает на какой-то определенный возраст. Он отмечает, что «это деление может иногда иметь местное значение, так как архейские породы обычно более древние, чем смежные с ними докембрийские, однако оно совершенно не имеет всеобщего возрастного значения... Другими словами, существует не возрастное деление, но архейская фация, частный случай того, что мы называем «геосинклинальным осадконакоплением». Таким образом, более чем столетний период геологического изучения докембрийских формаций не привел к установлению общепринятой геохронологической колонки для древнейшего интервала истории Земли, кроме весьма условного и грубого деления на архей и протерозой.
Поскольку палеонтологические методы при изучении докембрия неприменимы, а методы, связанные с детальным картированием и петрографическим исследованием, позволяют установить относительную возрастную последовательность только для ограниченного района, появилась необходимость в других методах возрастного деления.
В связи с открытием и изучением радиоактивности П. Кюри и Э. Резерфорд независимо друг от друга высказали мысль об использовании этого явления для определения возраста минеральных тел. Однако на первых порах, как отмечал В. И. Вернадский, геологи недостаточно оценили эту возможность. Кроме того, при разработке методов абсолютной геохронологии по радиоактивному распаду возник ряд трудностей. Так, первоначально результаты определений по свинцовому методу, основанному на химическом определении урана (тория) и свинца в минералах, не давали вполне надежных возрастных чисел, так как техника определения изотопного состава свинца не была достаточно разработана. Таким образом, развитие радиогеологии как науки о радиоактивных процессах в земной коре с разработкой абсолютного летоисчисления и изучение геологии докембрия протекали независимо друг от друга, хотя первые минералы, исследованные свинцовым методом Б. Болтвудом в 1907 г., были отобраны из докембрийских рудных жил и пегматитов. В связи с тем что лишь немногие геологи оценили значение радиологии для определения возраста минералов и горных пород, развитие и совершенствование радиологических методов крайне тормозилось. Сравнительно немногие геологи оценили значение радио активности для датировки возраста геологических формаций докембрия. Известно, что в пределах каждого докембрийского щита выделяются складчатые пояса, которые отличаются определенным простиранием, прорваны гранитными интрузиями и представляют собой скудные следы древнейших в истории Земли орогенных циклов, подобных более молодым циклам, выделенным М. Бертраном для послекембрийского времени. Поэтому возникла мысль о возможности подразделения докембрийской истории Земли по выделению последовательных тектонических циклов. Эту точку зрения отразил О. Баклунд в докладе на XVII сессии Международного геологического конгресса. Экстраполируя данные о послекембрийских образованиях, можно предположить, что докембрий мот охватывать не менее пяти орогенных циклов, а с учетом взаимного перекрытия даже больше; так, в пределах Фенноскандии различали четыре докембрийских орогенных цикла (Бак лунд, 1939). Тектонические (орогенные) циклы фактически являются основными вехами геологического развития земной коры, определяющими ход денудации, седиментации, вулканизма и всего комплекса физико-географических изменений в пространстве - времени. Поэтому установление геологической хронологии для какого-либо определенного района по последовательным тектоническим циклам в значительной мере отражает и развитие сложного историко-геологического процесса. Заключительный этап каждого орогенного цикла знаменуется образованием крупных интрузивных тел в пределах определенной складчатой зоны. Магматические породы, характеризующие древнейшие циклы в истории земной коры, относительно хорошо датируются радиологическими методами; полученные таким образом данные абсолютного возраста могут быть положены в основу сопоставления докембрийских циклов различных материков и установления их хронологи ческой последовательности. По мере дальнейшего развития радиологических методов были получены высокие числа абсолютного возраста и соответственно увеличивался масштаб геологического времени, в связи с этим выяснилась необходимость пересмотра основных положений докембрийской геохронологии, а также геологических выводов, построенных лишь на геологическом изучении каменной летописи докембрия без учета данных абсолютной геохронологии.
В настоящее время данные по докембрийской геохронологии позволяют внести существенные коррективы. Классические разрезы докембрия Канадского щита, долгое время служившие своего рода эталоном, так же как и геологические представления, основанные на их изучении, пересматриваются. А. Нопф в своей работе о распределении батолитов во времени отмечает, что чрезвычайно большая длительность докембрийского времени, установленная радиологическими методами, изменяет многие глубоко укоренившиеся представления о стратиграфии докембрия. Так, если ранее на основании полевых наблюдений в пределах Канады было установлено три периода гранитных интрузий - лаврентьевский, альгоманский и килларнейский, то в настоящее время здесь выявлено шесть и даже больше подобных периодов. Следует отметить некоторые присущие им общие черты. Так, наиболее резкие границы общего разделения докембрия проходят по эпохам магматизма и тектонической активности, отмечаемым датами 1000- 1100; 1800-2000 и 2500-2700 млн. лет. Более дробная детализация докембрийской геохронологии связана с необходимостью получения максимально точных дат возраста по кристаллическим изверженным и особенно по осадочным породам. В заключение следует подчеркнуть, что данные радиогеологии позволяют решительным образом пересмотреть основные представления о стратиграфии и геохронологии докембрия. Геология докембрия и в первую очередь хронологическая последовательность докембрийских событий представляются сейчас в новом свете. В связи с этим меняются и основные геологические понятия о развитии земной коры в докембрии. Таким образом, оправдывается гениальное предвидение В. И. Вернадского, который еще в 1935 г. писал: «Науки о Земле начинают... так же меняться под влиянием явлений радиоактивности, как 24 года назад менялись науки физические и химические».
3. Архейские комплексы горных пород
Начало архея связывают с появлением воды в жидкой фазе и началом осадконакопления и появления первых геологических документов. После метеоритной бомбардировки в гадейский этап поверхность Земли напоминала лунные ландшафты, которые были уничтожены последующими эндогенными и экзогенными (под влиянием гидросферы и атмосферы) процессами. Первичная земная кора образовалась в ходе магматической дифференциации за счет ударов космических тел и гравитационного перемещения вещества, когда тяжелые элементы, в первую очередь железо и никель, и соединения опускались вниз, легкие -Al, Si, щелочи и щелочноземельные элементы - поднимались вверх. Образование железного ядра и мантии некоторые ученые датируют началом архея, другие - его окончанием.
Как говорилось ранее, общепринятого деления архейских образований нет. По принятой в России стратиграфической шкале архей делится на две части в ранге эонотем - нижний и верхний, которым соответствуют ранне- и позднеархейские эоны. Граница между ними проводится на уровне 3150 млн лет. Общая продолжительность архея свыше 1,5 млрд лет, но до сегодняшнего дня его нижняя граница не установлена. Она принята на уровне 4,0 млрд лет, хотя имеются сообщения о возрасте древнейших архейских пород в 4,2 млрд лет (гнейсы щита Йигларн в Австралии). Верхняя возрастная граница проводится на уровне 2,5-2,6 млрд лет. При расчленении архея, как и протерозоя обычно используются местные стратиграфические подразделения.
Архейские структурно-вещественные комплексы (СВК) вместе с протерозойскими образованиями слагают кристаллическое основание древних кратонов, выходят на дневную поверхность в пределах щитов и залегают на относительно небольших глубинах под осадочным чехлом кристаллических массивов докембрийских платформ. В подвижных областях архейские и протерозойские СВК встречаются очень редко, они глубоко метаморфизованы и интенсивно интрудированы магматитами различного состава.
В составе нижнеархейских пород широко развит комплекс так называемых «серых» гнейсов. Породы этого комплекса представлены различными гнейсами тоналит-трондьемит-гранодиоритового состава (ассоциация ТТГ) с пластами метавулканитов, метаосадочных отложений, амфиболитов, кристаллических сланцев, иногда железистых кварцитов. Тоналиты и трондъемиты - это средние по составу интрузивные породы из ряда диорита-гранодиорита. Их эффузивными аналогами являются андезиты и дациты, поэтому считается, что породы комплекса ТТГ по составу близки к андезитодацитовым и дацитовым разностям. Для них характерно преобладание натрия над калием, высокое содержание Ni, V, Cr и низкое U, Th, Rb, Ti, очень низкое отношение 87Sr/86Sr, равное 0,699-0,701.
Таким образом, понятие «серые» гнейсы является сборным. К ним относятся породы, до метаморфических преобразований бывшими эффузивно-осадочными, осадочными и интрузивными разностями, представляющими полигенетический комплекс. В ряде мест его породы подстилаются кристаллическими сланцами основного состава, амфиболитами, гранулитами основного состава, являющимися, очевидно, наиболее древними образованиями архея.
Для верхнего архея характерны различные вулканиты с преобладанием разновидностей основного состава: толеитовые базальты, коматииты, диабазы, андезитобазальты. В них нередко отмечается шаровая отдельность, они обычно метаморфизованы в условиях амфиболитовой и зеленосланцевой фаций. Из обломочных пород преобладают граувакки, аркозы, алевролиты, пелиты, конгломераты. В верхних частях разрезов имеются кислые эффузивы. Формирование верхнеархейских пород происходило в узких вытянутых прогибах, после складчатости и гранитизации превратившихся затем в гранит-зеленокаменные пояса (ГЗП) с обширными полями гранитогнейсов.
На Восточно-Европейской платформе архейские образования изучены в пределах Балтийского, Украинского щитов (БЩ и УЩ) и Воронежского кристалллического массива (ВКМ). На Балтийском щите нижний архей представлен саамским (кемским), верхний - лопийским (топозерским) комплексами. Саамий слагает гранитогнейсовые купола, состоящие из кристаллических двупироксеновых, пироксен-амфиболовых сланцев основного состава, иногда с магнетитом и гранатами. Широко развиты ортометаморфические плагиогнейсы, амфиболиты, метавулканиты преимущественно основного состава. Эти образования прорываются основными и ультраосновными породами, различными гранитоидами - плагиогранитами, гранодиоритами, тоналитами, также диоритами, в которых присутствуют ксенолиты более древних гнейсов. Породы комплекса основания на значительной площади были интенсивно гранитизированы.
Структурно-вещественные комплексы лопия мощностью до 3-5 км слагают зеленокаменные пояса, где развиты амфиболиты, метабазальты, коматииты, чередующиеся с метариолитами и метадацитами, т.е. это типично бимодальные серии вулканитов. В верхних частях разрезов преобладают метапесчаники с прослоями конгломератов, кремнистые породы, графитовые сланцы, мраморизированные доломиты, железистые кварциты. С последними связан ряд железорудных месторождений (Костомукшское). Местами в самых верхах разреза развиты подушечные лавы толеитовых базальтов. Породы интенсивно дислоцированы, прорваны различными по составу интрузивами, преимущественно гранитными.
На Украинском щите архейские породы развиты довольно широко (рисунок 1).
Рисунок 1 - Схема тектонического районирования территории Украины: 1 - Украинский щит; 2 - склоны Украинского щита и Воронежского массива; 3 - обрамление щита: Волыно-Подольская и Скифская плиты, Днепровско-Донецкая впадина и Припятский прогиб; 4 - юго-восточная окраина Западно-Европейской платформы; 5 - Причерноморская впадина; 6 - Донецкая складчатая область; 7 - складчатые системы Карпат, Добруджи и Крыма; 8 - Прикарпатский и Преддобруджинский прогибы
Наиболее представительны они в Среднеприднепровском блоке, где слагают аульский комплекс нижнего архея, представленный биотитовыми и амфибол-биотитовыми гнейсами, амфиболитами, а также роговообманковыми сланцами. Породы нижнего архея перекрываются образованиями конско-верховцевской серии верхнего архея, развитой в зеленокаменных поясах (ЗКП) и сложенной коматиитами, толеитовыми базальтами, метаандезитами, метадацитами, сменяющимися вверх по разрезу метапесчаниками, метааргиллитами с прослоями кислых лав и туфов, железистых кварцитов. Общая мощность серии достигает 7 км, а возраст оценивается в 3,2 млрд лет.
В пределах Воронежского кристаллического массива, составлявшего в докембрии с УЩ единый Сарматский щит, выделяются нижнееархейская обоянская и верхнеархейская михайловская серии. Первая, как и на БЩ, УЩ сложена биотитовыми, гранат-биотитовыми, биотит-амфибо-ловыми серыми, интенсивно мигматизированными, плагиогнейсами с прослоями силикато-магнетитовых кварцитов. На северо-западе, в пределах Брянского блока, отмечаются глиноземистые биотитовые, биотит-кордиеритовые, биотит-силлиманитовые, графитовые, кварцитовидные плагиогнейсы, оливин-пироксен-доломитовые, иногда гиперстен-магнетитовые, гранат-пироксен-магнетитовые образования, а также плагиомигматиты по перечисленным образованиям. На юго-востоке, на Россошанском блоке, отмечается ритмичное чередование биотитовых, амфибол-, реже гранат-биотитовых плагиогнейсов, амфиболитов, изредка амфибол-биотитовых железистых пород и плагиомигматитов.
Михайловская серия, развитая в пределах блока КМА на гораздо меньших площадях, чем обоянская, разделяется на александровскую и лебединскую свиты. Первая из них сложена ортоамфиболитами и ортосланцами основного состава, участками превращенными в мигматизированные кристаллические сланцы и гнейсы, вторая - часто мигматизированными метариолитами, метадацитами, метариодацитами, ортосланцами основного, реже среднего состава, кварц-биотитовыми, кварц-двуслюдяными, кварц-хлоритовыми сланцами, реже метапесчаниками и кварцитами.
Наиболее древними интрузивными образованиями являются раннеархейские перидотиты, серпентиниты, оливиновые габбро-амфиболиты, роговообманковые габброиды, изученные вблизи Курска.
К позднеархейским магматитам относятся дуниты, серпентинизирован-ные гарцбургиты, серпентиниты, габбро, габбро-амфиболиты, пироксениты и горнбленлиты сергеевского, плагиограниты и гранодиориты салтыковского, плагиоклаз-микроклиновые биотитовые и биотит-амфиболовые порфировидные граниты атаманского комплексов.
На Сибирской платформе архейские породы изучены в пределах Анабарского и особенно Алданского щитов. Нижнеархейские образования алданского (курультино-гонамского) комплекса слагаются биотитовыми гнейсами, гранитогнейсами, плагиогнейсами, а также породами эндербит-чарнокитовой формации - преимущественно гиперстеновыми гранитами.
В основании разреза залегают кристаллические сланцы основного состава, в средней части значительную роль играют силлиманитовые и биотит-гранатовые гнейсы, иногда с графитом, корундовые породы, гранулиты, гранатовые, мономинеральные и магнетитовые кварциты. В верхней части комплекса - снова сланцы основного состава, но с горизонтами и линзами кварцитов, глиноземистых пород, кальцитофиров и амфиболитов. На Анабарском щите вместо кристаллических сланцев могут присутствовать амфиболиты. Петрохимические исследования показали, что кристаллические сланцы и основные гранулиты являются метаморфогенными аналогами базальтов и коматиитов (эффузивных аналогов перидотитов) в гранулитовой фации и представляют мантийное вещество и продукты их выплавки.
Верхний архей представляет троговый (субганский) комплекс (7 км), несогласно залегающий на «серых гнейсах» чарской серии и выполняющий многочисленные троги. Он в нижней части сложен коматиитами и базальтами, в средней - терригенными породами с линзами мраморизованных доломитов, в верхней - железистыми кварцитами, аргиллитами, песчаниками, средними и кислыми вулканитами, конгломератами. Весь комплекс интрудирован разнообразными по составу телами - от ультраосновных в низах до гранитов в верхах и является типичным для ЗКП образованием.
В пределах Китайско-Корейской платформы также известны «серые гнейсы» с возрастом 2,9 и 3,3 млрд лет, которые входят в состав периферических участков архейских гранитогнейсовых куполов. Определения радиометрического возраста включений в «серых гнейсах» по цирконам уран-свинцовым методом дали цифры 3,657-365 млрд лет. В состав древнейшего комплекса также входят железистые кварциты и мраморы.
На Северо-Американской платформе ар
Вывод
Физико-географические обстановки в течение архея кардинально менялись. Вначале это были лунные ландшафты с кратерами различных размеров. В палеоархее земная кора представляла первичную выплавку базальтов, покрытых рыхлым реголитом ультраосновного состава. Появление водных бассейнов, процессов эрозии и осадконакопления привели к уничтожению прежнего рельефа и появлению нового. Бомбардировка земной поверхности метеоритами приводила к появлению ударно-вулканических кластитов - импактитовых туфов. Мобилизация огромных масс вещества в результате интенсивного выветривания легко разрушающихся базитов и ультрабазитов, перенос и осаждение его в синформах - первых бассейнах седиментации - привело к накоплению осадков большой мощности. Большую роль среди них играли вулканиты.
Изучение данных условий и обстановок в ассоциации с породами, которые образовались в данный геологический период является важным звеном в формировании современного геолога-съемщика.
Список литературы
1. Тугаринов А. И., Войткевич Г. В. Докембрийская геохронология материков, Москва: 329 с., 1976 г.
2. Белевцев Я. Н., Прус А. К. Основные этапы геологического развития Украинского щита. «Геол. журн.», 1962, т. 22, вып. 5
3. Богуславская Г. М. Металогения Южного Урала, Майкоп: 412с., 1997 г.
4. Кабаков Ю. А. Общие черты строения Балтийского щита и архея плат формы. Тр. VI сессии Комисс. по опред. абс. возраста геол. формаций. АН СССР, 1957